备忘录模式

6.10 备忘录模式
- 6.10.1 概述
- 6.10.2 结构
- 6.10.3 案例实现
- - “白箱” 备忘录模式
  - “黑箱” 备忘录模式
- 6.10.4 优缺点
- 6.10.5 使用场景

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行为型模式用于描述程序在运行时复杂的流程控制，即描述多个类或对象之间怎样相互协作共同完成单个对象无法单独完成的任务，它涉及算法与对象间职责的分配。行为型模式分为类行为模式和对象行为模式：

类行为模式：采用继承机制来在类间分派行为
对象行为模式：采用组合或聚合在对象间分配行为

由于组合关系或聚合关系比继承关系耦合度低，满足 “合成复用原则”，所以对象行为模式比类行为模式具有更大的灵活性。

行为型模式分为：

模板方法模式
策略模式
命令模式
职责链模式
状态模式
观察者模式
中介者模式
迭代器模式
访问者模式
备忘录模式
解释器模式

以上 11 种行为型模式，除了模板方法模式和解释器模式是类行为型模式，其他的全部属于对象行为型模式。

6.10 备忘录模式

6.10.1 概述

备忘录模式提供了一种状态恢复的实现机制，使得用户可以方便地回到一个特定的历史步骤，当新的状态无效或者存在问题时，可以使用暂时存储起来的备忘录将状态复原，很多软件都提供了撤销（Undo）操作，如 Word、记事本、Photoshop、IDEA等软件在编辑时按 Ctrl+Z 组合键时能撤销当前操作，使文档恢复到之前的状态；还有在浏览器中的后退键、数据库事务管理中的回滚操作、玩游戏时的中间结果存档功能、数据库与操作系统的备份操作、棋类游戏中的悔棋功能等都属于这类。

备忘录模式：又叫快照模式，在不破坏封装性的前提下，捕获一个对象的内部状态，并在该对象之外保存这个状态，以便以后当需要时能将该对象恢复到原先保存的状态。

6.10.2 结构

备忘录模式的主要角色如下：

Originator：发起人角色，记录当前时刻的内部状态信息，提供创建备忘录和恢复备忘录数据的功能，实现其他业务功能，它可以访问备忘录里的所有信息。
Memento：备忘录角色，负责存储发起人的内部状态，在需要的时候提供这些内部状态给发起人。
Caretaker：管理者角色，对备忘录进行管理，提供保存与获取备忘录的功能，但其不能对备忘录的内容进行访问与修改。

备忘录有两个等效的接口：

窄接口：管理者对象（和其他发起人对象之外的任何对象）看到的是备忘录的窄接口 (narror Interface)，这个窄接口只允许他把备忘录对象传给其他的对象。

宽接口：发起人对象可以看到一个宽接口 (wide Interface)，这个宽接口允许它读取所有的数据，以便根据这些数据恢复这个发起人对象的内部状态。

6.10.3 案例实现

【例】游戏挑战BOSS

游戏中的某个场景，一游戏角色有生命力、攻击力、防御力等数据，在打 Boss 前和后一定会不一样的，我们允许玩家如果感觉与 Boss 决斗的效果不理想可以让游戏恢复到决斗之前的状态。

要实现上述案例，有两种方式：

“白箱” 备忘录模式
“黑箱” 备忘录模式

“白箱” 备忘录模式

白箱模式下，备忘录角色对任何对象都提供一个宽接口，备忘录角色的内部所存储的状态就对所有对象公开。

发起人角色：游戏角色

/*** 游戏角色类(属于发起人角色)*/
@Data
public class GameRole {private int vit; // 生命力private int atk; // 攻击力private int def; // 防御力// 初始化内部状态public void initState() {this.vit = 100;this.atk = 100;this.def = 100;}// 战斗public void fight() {this.vit = 0;this.atk = 0;this.def = 0;}// 保存角色状态功能public RoleStateMemento saveState() {return new RoleStateMemento(vit, atk, def);}// 恢复角色状态public void recoverState(RoleStateMemento roleStateMemento) {// 将备忘录对象中存储的状态赋值给当前对象的成员this.vit = roleStateMemento.getVit();this.atk = roleStateMemento.getAtk();this.def = roleStateMemento.getDef();}// 展示状态功能public void stateDisplay() {System.out.println("角色生命力：" + vit);System.out.println("角色攻击力：" + atk);System.out.println("角色防御力：" + def);}
}

备忘录角色：用于存储发起人的内部状态，因此拥有属性和发起人一样

@Data
@AllArgsConstructor
public class RoleStateMemento {private int vit; // 生命力private int atk; // 攻击力private int def; // 防御力
}

管理者角色：用于管理备忘录角色

@Data
public class RoleStateCaretaker {private RoleStateMemento roleStateMemento;
}

测试类：

public class Client {public static void main(String[] args) {System.out.println("---------------大战boss前-----------------");// 创建游戏角色对象GameRole gameRole = new GameRole();gameRole.initState(); // 初始化状态操作gameRole.stateDisplay();// 将该游戏角色内部状态进行备份// 创建管理者对象RoleStateCaretaker roleStateCaretaker = new RoleStateCaretaker();roleStateCaretaker.setRoleStateMemento(gameRole.saveState());System.out.println("---------------大战boss后-----------------");// 损耗严重gameRole.fight();gameRole.stateDisplay();System.out.println("---------------恢复之前的状态-----------------");gameRole.recoverState(roleStateCaretaker.getRoleStateMemento());gameRole.stateDisplay();}
}

---------------大战boos前-----------------
角色生命力：100
角色攻击力：100
角色防御力：100
---------------大战boos后-----------------
角色生命力：0
角色攻击力：0
角色防御力：0
---------------恢复之前的状态-----------------
角色生命力：100
角色攻击力：100
角色防御力：100

分析：白箱备忘录模式是破坏封装性的，但是通过程序员自律，同样可以在一定程度上实现模式的大部分用意。

“黑箱” 备忘录模式

黑箱模式下，备忘录角色对发起人对象提供一个宽接口，为其他对象提供一个窄接口。

Java 中，实现双重接口的办法是：将备忘录类设计成发起人类的内部成员类。

将 RoleStateMemento 设为 GameRole 的内部类，从而将 RoleStateMemento 对象封装在 GameRole 里面；
在外面提供一个标识接口 Memento 给 RoleStateCaretaker 及其他对象使用。
这样 GameRole 类看到的是 RoleStateMemento 所有的接口，而RoleStateCaretaker 及其他对象看到的仅仅是标识接口 Memento 所暴露出来的接口，从而维护了封装性。

备忘录接口：对外提供窄接口，标识接口，没有任何方法

public interface Memento {}

发起人角色：游戏角色，在内部定义备忘录内部类 RoleStateMemento（私有），对自己提供宽接口，但外部无法访问

@Data
public class GameRole {private int vit; // 生命力private int atk; // 攻击力private int def; // 防御力// 初始化内部状态public void initState() {this.vit = 100;this.atk = 100;this.def = 100;}// 战斗public void fight() {this.vit = 0;this.atk = 0;this.def = 0;}// 保存角色状态功能public Memento saveState() {return new RoleStateMemento(vit, atk, def);}// 恢复角色状态public void recoverState(Memento memento) {RoleStateMemento roleStateMemento = (RoleStateMemento) memento;// 将备忘录对象中存储的状态赋值给当前对象的成员this.vit = roleStateMemento.getVit();this.atk = roleStateMemento.getAtk();this.def = roleStateMemento.getDef();}// 展示状态功能public void stateDisplay() {System.out.println("角色生命力：" + vit);System.out.println("角色攻击力：" + atk);System.out.println("角色防御力：" + def);}// 对发起者宽接口，对其他类窄接口@Data@AllArgsConstructorprivate static class RoleStateMemento implements Memento {private int vit; // 生命力private int atk; // 攻击力private int def; // 防御力}
}

管理者角色：这个类聚合的是 Memento 接口，只是个标识接口，因此该角色无法更改备忘录的内容

@Data
public class RoleStateCaretaker {private Memento memento;
}

测试类：

public class Client {public static void main(String[] args) {System.out.println("---------------大战boos前-----------------");// 创建游戏角色对象GameRole gameRole = new GameRole();gameRole.initState(); // 初始化状态操作gameRole.stateDisplay();// 将该游戏角色内部状态进行备份// 创建管理者对象RoleStateCaretaker roleStateCaretaker = new RoleStateCaretaker();roleStateCaretaker.setMemento(gameRole.saveState());System.out.println("---------------大战boos后-----------------");// 损耗严重gameRole.fight();gameRole.stateDisplay();System.out.println("---------------恢复之前的状态-----------------");gameRole.recoverState(roleStateCaretaker.getMemento());gameRole.stateDisplay();}
}

---------------大战boos前-----------------
角色生命力：100
角色攻击力：100
角色防御力：100
---------------大战boos后-----------------
角色生命力：0
角色攻击力：0
角色防御力：0
---------------恢复之前的状态-----------------
角色生命力：100
角色攻击力：100
角色防御力：100

6.10.4 优缺点

优点：

提供了一种可以恢复状态的机制。当用户需要时能够比较方便地将数据恢复到某个历史的状态。
简化了发起人类。发起人无需管理和保存其内部状态的备份，所有状态备份保存在备忘录中，由管理者进行管理，符合单一职责原则。
（黑箱模式）实现了内部状态的封装。除了创建它的发起人之外，其他对象都不能够访问这些状态信息。

缺点：

资源消耗大。如果要保存的内部状态信息过多或者特别频繁，将会占用比较大的内存资源。

6.10.5 使用场景

需要保存与恢复数据的场景，如玩游戏时的中间结果的存档功能。
需要提供一个可回滚操作的场景，如 Word、记事本、Photoshop，idea等软件在编辑时按 Ctrl+Z 组合键，还有数据库中事务操作。

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